本發明屬于復合材料領域，涉及刨花板，具體涉及一種內設真空管的中空微球刨花板，本發明還涉及一種內設真空管的中空微球刨花板的制造方法。

背景技術：

刨花板是由木材或其他木質纖維素材料制成的碎料施加膠粘劑后，經機械加工和施壓壓合而成的人造板。刨花板又稱碎料板或實木顆粒板，其提高了木材的綜合利用率，可以實現小材大用和劣材優用，是木材的節約代用產品。刨花板被用于建筑工業和家具制造業，性能優越的刨花板可以替代天然木材用以制造木結構建筑、室內裝飾部品、辦公桌、櫥柜類家具，以及火車、汽車車廂等。

隨著刨花板制造技術的進步和人造板產品的廣泛應用，人們對人造板的認識和認可度正在逐漸提升，同時對刨花板性能的要求也越來越高。除了對刨花板環保性能、力學性能的要求以外，人們對刨花板板材的吸音、隔熱性能也開始有了較高要求。特別是當人們越來越多的將刨花板應用于建筑工程及室內裝飾領域時，如何對刨花板材進行處理或是結構設計以增強其吸音隔熱性能就變得具有重要的現實意義。現有技術中對刨花板環保性能、力學性能提升的研究較為充分，但尚缺乏對高強度吸音隔熱刨花板的有關研究成果，高強度吸音隔熱刨花板材研發技術遲遲沒有獲得突破，如何在提升刨花板強度的同時使刨花板具有吸音、隔熱的性能，是當前刨花板技術研發中的難點。

對真空材料的研究發現真空是聲音與熱的不良導體，其具有良好的發展前景，若能將真空結構材料引入到刨花板等木質復合材料中則可望改善材料的物理性能。此外，中空微球是近年來在材料領域備受關注的一類新材料，其具有核殼結構的材料，尺度為納米到微米級，其核心為空腔而殼上布滿孔道，中空微球密度低、熱力學穩定性高。進一步將中空微球引入到刨花板等木質復合材料中對于降低板材密度、改善材料的隔熱隔音性能具有現實意義。而刨花板等木質復合材料很難形成封閉的真空環境，以現有技術無法使刨花板具有較好的隔熱隔音效果，如何改進刨花板使刨花板的性能發生變化，使之具有真空材料的特性是當前函待解決的技術問題。此外，當刨花板具有真空材料的特性之后，如何實現產業化應用，如何解決這一材料在板型材制造、鋸切加工、安裝施工等方面可能遇到的困難也是需要在材料開發過程中一并考慮的技術問題。

技術實現要素：

本發明為解決現有技術中存在的一系列問題，進而提出一種內設真空管的中空微球刨花板及其制造方法。所述一種內設真空管的中空微球刨花板，其組分和重量百分數為：木質原料：75%~90%，中空微球：4%~20%，真空管：4%~20%，偶聯劑：0.5%~4%。本發明的有益效果是：通過改進刨花板的組分使中空微球和真空管在刨花板中發揮作用，可以在降低刨花板平均密度的同時使刨花板內部形成封閉的真空環境，進而使刨花板具有了較好的隔熱隔音效果。

進一步，所述木質原料與所述中空微球共同構成木質原料層，所述中空微球在所述木質原料層中均勻分散，所述木質原料層至少為兩層，所述真空管設在木質原料層與木質原料層之間。

進一步，所述真空管為多個，且各真空管之間不相連；所述偶聯劑為異氰酸酯偶聯劑。

一種內設真空管的中空微球刨花板的制造方法，其特征在于包括以下步驟：

S1、備料：將木材或秸稈通過刨片、削片、碾壓、鋸切和篩選中的一種或幾種方式進行加工，獲得木質原料；

S2、原料預處理：通過控制溫濕度設備，控制木質原料的含水率；

S3、混料并添加偶聯劑：在滾筒中加入中空微球及預處理后的木質原料，啟動滾筒使滾筒滾動帶動中空微球與木質原料混合，并使用噴涂方法將液態偶聯劑施加在中空微球及所述木質原料上，獲得添加偶聯劑的混合物；

S4、鋪真空管：將真空管在模具內進行定向鋪裝；

S5、分層鋪裝板坯：將所述添加偶聯劑的混合物分成兩份，將其中一份鋪裝在所述經定向鋪裝的真空管上，鋪裝好之后進行預壓制得部分嵌入真空管的板坯；將板坯翻轉，再將另一份添加偶聯劑的混合物鋪裝在經定向鋪裝的真空管另一面，進一步進行預壓，獲得完整板坯；

S6、熱壓處理：將完整板坯放入熱壓設備中進行熱壓；

S7、后期加工：進行裁邊和表面處理。

進一步，所述步驟S2中木質原料的含水率控制在10%~15%；所述步驟S6中的熱壓設備為高頻加熱的熱壓設備，且將完整板坯放入高頻加熱的熱壓設備中在120~220℃下熱壓3~20分鐘。

進一步，所述木質原料的規格為長20~200mm、寬2~20mm、厚0.1~2mm；所述真空管壁厚0.5mm~2mm、外徑2mm~30mm。

進一步，在所述步驟S5中所述經定向鋪裝的真空管上倒扣V字形擋板之后，再鋪裝所述添加偶聯劑的混合物并預壓制得部分嵌入真空管的板坯；將板坯翻轉，進而繼續在翻轉后的板坯內部分露出的真空管上倒扣V字形擋板，再鋪裝所述添加偶聯劑的混合物并預壓。

進一步，所述V字形擋板是以PCL、PEA、PBS、PBSA或PBAT材料制備的。

進一步，步驟S4中的所述真空管按以下步驟制備：

a、在真空管制造設備中放入足夠的真空管殼體、填充塞體、吸氣劑及膠粘劑；所述真空管殼體至少具有一個開口；

b、密閉真空管制造設備并啟動真空泵抽離設備中的空氣，使真空管制造設備中處于真空狀態；

c、調真空度，確保真空度在-0.05Mpa到-0.08Mpa范圍內；

d、向所述真空管殼體內裝填吸氣劑；

e、在所述填充塞體側表面施加膠粘劑；

f、對所述填充塞體施壓，使所述填充塞體與所述真空管殼體的所述開口緊密結合，待所述膠粘劑固化，所述填充塞體與所述開口密封結合；

g、關閉真空泵，開啟真空管制造設備，使所述人造板用真空管制造設備處于正常氣壓，取出真空管。

進一步，所述真空管制造設備具有密封倉、真空泵、大氣壓力表、造管裝置，所述密封倉由不透氣材料制得，且其中至少一部分是以透明的不透氣材料制得，所述密封倉具有抽氣孔，所述抽氣孔通過管線與真空泵連接，所述密封倉上還具有至少一個倉口，所述倉口能夠在開啟狀態和密閉狀態間轉換，倉口密閉并啟動真空泵后所述密封倉能夠處于真空狀態；所述大氣壓力表設于所述密封倉上，能夠實時反映所述密封倉的真空度；所述密封倉內具有真空管殼體、填充塞體、吸氣劑，所述真空管殼體至少具有一個開口，在一定真空度下通過所述造管裝置能夠使吸氣劑進入真空管殼體內，并能夠通過所述造管裝置以填充塞體對真空管殼體進行密封。

附圖說明

圖1是本發明的制造方法流程示意圖；

圖2是本發明板材的一種剖面示意圖；

圖3是本發明板材的另一種剖面示意圖；

圖4是本發明中真空管制造設備的整體結構示意圖；

圖5是本發明中密封倉剖面結構示意圖。

圖中各部分含義如下：1密封倉；11抽氣孔；2真空泵；3大氣壓力表；4造管裝置；5管線；6倉口；7真空管；8 V字形擋板。

具體實施方式

下面結合附圖說明本發明的具體實施方式。

具體實施方式1：本實施方式所述一種內設真空管的中空微球刨花板，其組分和重量百分數為：

木質原料：75%~90%；

中空微球：4%~20%；

真空管：4%~20%；

偶聯劑：0.5%~4%。

本實施方式的技術效果是：通過改進刨花板的組分使中空微球和真空管在刨花板中發揮作用，可以在降低刨花板平均密度的同時使刨花板內部形成封閉的真空環境，進而使刨花板具有了較好的隔熱隔音效果。

具體實施方式2：結合圖1和圖2說明本實施方式，本實施方式所述一種內設真空管的中空微球刨花板，所述木質原料與所述中空微球共同構成木質原料層，所述中空微球在所述木質原料層中均勻分散，所述木質原料層至少為兩層，所述真空管7設在木質原料層與木質原料層之間；其他與具體實施方式1相同。

本實施方式的技術效果是：在板材內設真空管的基礎上進一步使中空微球在板材內部分散對于進一步降低板材密度、改善材料的隔熱隔音性能具有重要作用。

具體實施方式3：結合圖1、圖2和圖3說明本實施方式，本實施方式所述一種內設真空管的中空微球刨花板，所述真空管7為多個，且各真空管7之間不相連；所述偶聯劑為異氰酸酯偶聯劑；其他與具體實施方式1相同。

本實施方式的技術效果是：不相連的真空管分別獨立的發揮作用，當真空管為多層時則板材的綜合性能更佳；使用異氰酸酯偶聯劑能與木質原料中的羥基進行共價化學反應，增加了木質原料之間以及木質原料與中空微球之間的結合強度；此外，在使用過程中無甲醛等有害氣體釋放，制備的刨花板綠色環保。

具體實施方式4：結合圖1、圖2、圖3、圖4和圖5說明本實施方式，本實施方式所述一種內設真空管的中空微球刨花板的制造方法，包括以下步驟：

S1、備料：將木材或秸稈通過刨片、削片、碾壓、鋸切和篩選中的一種或幾種方式進行加工，獲得木質原料；

S2、原料預處理：通過控制溫濕度設備，控制木質原料的含水率；

S3、混料并添加偶聯劑：在滾筒中加入中空微球及預處理后的木質原料，啟動滾筒使滾筒滾動帶動中空微球與木質原料混合，并使用噴涂方法將液態偶聯劑施加在中空微球及所述木質原料上，獲得添加偶聯劑的混合物；

S4、鋪真空管：將真空管7在模具內進行定向鋪裝；

S5、分層鋪裝板坯：將所述添加偶聯劑的混合物分成兩份，將其中一份鋪裝在所述經定向鋪裝的真空管7上，鋪裝好之后進行預壓制得部分嵌入真空管7的板坯；將板坯翻轉，再將另一份添加偶聯劑的混合物鋪裝在經定向鋪裝的真空管7另一面，進一步進行預壓，獲得完整板坯；

S6、熱壓處理：將完整板坯放入熱壓設備中進行熱壓；

S7、后期加工：進行裁邊和表面處理；其他與具體實施方式1-3中任一項相同。

本實施方式的技術效果是：可大大降低刨花板的整體密度，但由于木質原料部分被壓實，形成高密度表面，提高了刨花板的彎曲彈性模量、靜曲強度等物理力學性能，而降低了吸水厚度膨脹率，可獲得良好的表面加工性能。同時，由于采用這一實施方式使刨花板內形成了封閉的真空環境，從而使刨花板具有了真空材料的部分特性，使刨花板的隔熱隔音性能獲得提升；且由于真空管是定向鋪裝的，使板材在定向鋪裝方向上的力學性能也得到了改善。

具體實施方式5：結合圖1說明本實施方式，本實施方式所述一種內設真空管的中空微球刨花板的制造方法，步驟S2中木質原料的含水率控制在10%~15%；所述步驟S6中的熱壓設備為高頻加熱的熱壓設備，且將完整板坯放入高頻加熱的熱壓設備中在120~220℃下熱壓3~20分鐘；其他與具體實施方式4相同。

本實施方式的技術效果是：控制木質原料的含水率并使木質原料具有較高的含水率是木材加工行業較少采用的方法，因為常規的增加含水率會使板材的性能不穩定且不利于板材的成型，一般情況下在制造刨花板時會控制木質原料的含水率在5%以下，而在本發明中10%~15%的板材含水率與本發明采用的高頻加熱設備相結合，可以使具有較厚厚度的板材得以更好的成型，能夠更便捷的生產出具有較大厚度的具有隔熱隔音作用的內設真空管的中空微球刨花板。

具體實施方式6：結合圖1說明本實施方式，本實施方式所述一種內設真空管的中空微球刨花板的制造方法，所述木質原料的規格為長20~200mm、寬2~20mm、厚0.1~2mm；所述真空管7壁厚0.5mm~2mm、外徑2mm~30mm；其他與具體實施方式4相同。

本實施方式的技術效果是：大長徑比木質原料在板坯中進行定向鋪裝，使刨花板的靜曲強度等力學性能在徑向方向上增加50~150%，拓寬了產品的用途，可用于承載結構。

具體實施方式7：結合圖1、圖2和圖3說明本實施方式，本實施方式所述一種內設真空管的中空微球刨花板的制造方法，在所述步驟S5中所述經定向鋪裝的真空管7上倒扣V字形擋板8之后，再鋪裝所述添加偶聯劑的混合物并預壓制得部分嵌入真空管7的板坯；將板坯翻轉，進而繼續在翻轉后的板坯內部分露出的真空管7上倒扣V字形擋板8，再鋪裝所述添加偶聯劑的混合物并預壓；其他與具體實施方式4至6中任一項相同。

本實施方式的技術效果是：在鋪裝過程中限定了真空管的位置，防止真空在后續加工過程中的位移，從而形成均一的結構；另一方面V字形擋板也使得在板坯鋪裝過程中真空管周圍形成低密度區，從而在熱過程中受力較小，起到保護真空管的作用。

具體實施方式8：結合圖3說明本實施方式，本實施方式所述一種內設真空管的中空微球刨花板的制造方法，所述V字形擋板8是以PCL、PEA、PBS、PBSA或PBAT材料制備的；其他與具體實施方式7相同。

本實施方式的技術效果是：V字形擋板為低熔點熱塑料性塑料，在加熱過程中融化，填充真空管周圍的空隙，且與木質原料形成嚙合結構，促進真空管與木質原料的界面接合。

具體實施方式9：結合圖1、圖2、圖3、圖4和圖5說明本實施方式，本實施方式所述一種內設真空管的中空微球刨花板的制造方法，步驟S4中的所述真空管7按以下步驟制備：

a、在真空管制造設備中放入足夠的真空管殼體、填充塞體、吸氣劑及膠粘劑；所述真空管殼體至少具有一個開口；

b、密閉真空管制造設備并啟動真空泵2抽離設備中的空氣，使真空管制造設備中處于真空狀態；

c、調真空度，確保真空度在-0.05Mpa到-0.1Mpa范圍內；

d、向所述真空管殼體內裝填吸氣劑；

e、在所述填充塞體側表面施加膠粘劑；

f、對所述填充塞體施壓，使所述填充塞體與所述真空管殼體的所述開口緊密結合，待所述膠粘劑固化，所述填充塞體與所述開口密封結合；

g、關閉真空泵2，開啟真空管制造設備，使所述人造板用真空管制造設備處于正常氣壓，取出真空管7；其他與具體實施方式4至8中任一項相同。

本實施方式的技術效果是：制成了隔熱隔聲屏障，能夠在較長時間內保持真空狀態，且具有較好的力學強度，能夠在后續制備過程中承受較大的壓力。

具體實施方式10：結合圖1、圖2、圖3和圖4說明本實施方式，本實施方式所述一種內設真空管的中空微球刨花板的制造方法，所述真空管制造設備具有密封倉1、真空泵2、大氣壓力表3、造管裝置4，所述密封倉1由不透氣材料制得，且其中至少一部分是以透明的不透氣材料制得，所述密封倉1具有抽氣孔11，所述抽氣孔11通過管線5與真空泵2連接，所述密封倉1上還具有至少一個倉口6，所述倉口6能夠在開啟狀態和密閉狀態間轉換，倉口6密閉并啟動真空泵2后所述密封倉1能夠處于真空狀態；所述大氣壓力表3設于所述密封倉1上，能夠實時反映所述密封倉1的真空度；所述密封倉1內具有真空管殼體、填充塞體、吸氣劑，所述真空管殼體至少具有一個開口，在一定真空度下通過所述造管裝置4能夠使吸氣劑進入真空管殼體內，并能夠通過所述造管裝置4以填充塞體對真空管殼體進行密封；其他與具體實施方式4至9中任一項相同。

本實施方式的技術效果是：實現了實驗室手工制備真空管并可以以機械化的方法制備真空管，可調節真空管真空度，快速封裝，為實驗研究真空度對各項性能的影響、使隔熱隔音刨花板產業化制造提供了條件。